結(jié)合具體用途正確設(shè)計(jì)鉆頭的結(jié)構(gòu)和水力性能，對(duì)于鉆井的成功與否至關(guān)重要。不適合具體用途的鉆頭會(huì)導(dǎo)致機(jī)械鉆速低、井眼清理效果不好、鉆井費(fèi)用昂貴，且常常達(dá)不到地質(zhì)目標(biāo)。

      當(dāng)今，世界各大鉆頭制造商都在應(yīng)用最新的軟件在鄰井巖性資料和實(shí)驗(yàn)室?guī)r石強(qiáng)度試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)鉆頭進(jìn)行模擬成型，將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入軟件，即可對(duì)模擬井進(jìn)行鉆井試驗(yàn)，然后應(yīng)用所生成的結(jié)果數(shù)據(jù)并根據(jù)具體的用途，再對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整并生成最優(yōu)化的鉆頭設(shè)計(jì)。

      休斯?克里斯坦森公司應(yīng)用新型設(shè)計(jì)工藝制造的Quantec系列優(yōu)質(zhì)PDC鉆頭，采用了與具體鉆井工程相匹配的新型耐磨齒和鉆頭結(jié)構(gòu)，能獲得更高的平均機(jī)械鉆速、更好的穩(wěn)定性與耐用性，并能降低鉆井成本。這種鉆頭的金剛石體積控制（DVM）設(shè)計(jì)還能提高鉆頭的機(jī)械和水力效率。

      該公司的SmoothCut切削深度控制專利技術(shù)使鉆頭能夠更為平穩(wěn)地鉆進(jìn)，從而減小切削齒（尤其是在鉆夾層地層時(shí)）的早期磨損。這種新型鉆頭還融合了負(fù)載平衡切削結(jié)構(gòu)技術(shù)，此切削結(jié)構(gòu)中含有弦降控制技術(shù)以及側(cè)向運(yùn)動(dòng)緩解技術(shù)以減輕鉆頭的振動(dòng)并提高其對(duì)回旋的抵抗能力。在鉆頭上應(yīng)用的熱穩(wěn)定聚晶齒能夠使鉆頭在最具研磨性的環(huán)境中最大程度發(fā)揮保徑能力。

      計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)的應(yīng)用能保證鉆頭最好的巖屑清除效果，同時(shí)還能在鉆井液流量、切削齒冷卻和抗沖蝕性之間達(dá)到最佳的平衡。

      實(shí)用案例分析：在美國懷俄明州Pinedale地區(qū)的背斜小井眼區(qū)段，帶有夾層的砂巖和頁巖，大泥漿比重以及過高壓力都會(huì)導(dǎo)致很高的圍壓，鉆井作業(yè)商曾使用多家鉆頭公司的5刀翼PDC鉆頭來鉆S形井的底部井段。其中一個(gè)作業(yè)商選用了休斯公司6英寸的Quantec Q405和Q505鉆頭鉆這一小井眼井段，鉆時(shí)比鄰井平均值快了72個(gè)小時(shí)，這一35%的鉆時(shí)下降帶來了單井11.4萬美元的成本節(jié)約，鉆井作業(yè)商在該地區(qū)每月可鉆一口井，這就意味著每個(gè)井隊(duì)一年能夠節(jié)省將近140萬美元。

      美國得克薩斯州東部的Travis Peak地層屬于研磨性大且十分堅(jiān)硬的砂巖地層，通常需要2~3只（具有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的6刀翼）鉆頭鉆穿水泥塞并向下鉆進(jìn)183~274米進(jìn)入該地層，然后再用1~2只7刀翼鉆頭才能鉆完Travis Peak井段，而且在該地層中的機(jī)械鉆速要比上部井段的機(jī)械鉆速低很多。而一只8英寸Quantec Q505HXX鉆頭則取代了2~3只其他類型鉆頭鉆穿了水泥塞，并以比所有鄰井都高的機(jī)械鉆速鉆完了該井段，鉆井進(jìn)尺提高36%，機(jī)械鉆速提高26%。

      在美國猶他州Uintah盆地一個(gè)生產(chǎn)區(qū)段的直井中是夾層很多的砂巖和頁巖地層，巖石強(qiáng)度變化很大（34.5～172兆帕），該直徑為77/8英寸的生產(chǎn)區(qū)段一般需要用2~3只鉆頭耗時(shí)140小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間才能鉆到總深。而休斯公司一只Q506鉆頭只用106個(gè)小時(shí)就鉆完了該井段，單鉆井成本下降3.85萬美元。